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Wenn die Luft dĂŒnn wird: Wie das Immunsystem auf Sauerstoffmangel reagiert

© AdobeStock/Maridav

Jede Zelle des menschlichen Körpers ist auf Sauerstoff angewiesen. Wie aber reagiert unser Immunsystem auf einen Sauerstoffmangel? Beeinflusst dieser Faktor EntzĂŒndungsreaktionen oder die Tumorentstehung? Mit einem neuen interdisziplinĂ€ren Forschungsansatz in einer Höhentrainingskammer wollen Wissenschaftler der UniversitĂ€t Duisburg-Essen diese Fragen beantworten.

Der Sauerstoffverbrauch in Zellen und Geweben wird durch den Hypoxie-induzierbaren Faktor (HIF) geregelt, fĂŒr dessen Entdeckung der Nobelpreis fĂŒr Medizin im Jahr 2019 vergeben wurde. Prof. Dr. Joachim Fandrey mit dem Team des Instituts fĂŒr Physiologie der Medizinischen FakultĂ€t der UniversitĂ€t Duisburg-Essen erforscht seit vielen Jahren intensiv die Regulationsmechanismen von HIF, der beispielsweise fĂŒr die Tumorentstehung sowie EntzĂŒndungsprozesse maßgeblich verantwortlich ist. Diese Erkenntnisse wurden bisher jedoch nahezu ausschließlich in Tiermodellen und in vitro AnsĂ€tzen gewonnen. Ob und inwieweit sich diese Befunde auch in realen Lebenssituationen beim Menschen bestĂ€tigen lassen, ist noch weitgehend unklar, weil bisher geeignete Untersuchungsmodelle fehlten.

Hier setzt ein neues Forschungsprojekt an, das im Rahmen des UMEA Clinician Scientist Programms von Dr. Bastian Tebbe geleitet wird. FĂŒr die Umsetzung haben sich Arbeitsgruppen des Instituts fĂŒr Physiologie, des Instituts fĂŒr Medizinische Psychologie und Verhaltensimmunbiologie sowie die Klinik fĂŒr Infektiologie und die Klinik fĂŒr Nephrologie zusammengeschlossen.
Im Rahmen des Projekts wird gesunden mĂ€nnlichen Probanden entweder ein Placebo oder Lipopolysaccharide (LPS) intravenös verabreicht. LPS aktiviert das Immunsystem und ruft eine einige Stunden anhaltende, systemische EntzĂŒndungsreaktion hervor. Anschließend erfolgt ein mehrstĂŒndiger Aufenthalt im Höhentrainingszentrum in Essen-RĂŒttenscheid. In der Höhentrainingskammer betrĂ€gt der Sauerstoffanteil in der Luft lediglich 11% statt der gewohnten 21%, was einer Höhe von ca. 4300 Meter entspricht.

Das Forschungsteam nimmt im Anschluss das Immunsystem der Probanden unter die Lupe. Die Reaktion des Immunsystems auf den Sauerstoffmangel wird aus unterschiedlichsten Perspektiven und mit molekularbiologischen, immunologischen und endokrinologischen Methoden sowie Fragebögen zu Befindlichkeiten sowie Aufmerksamkeits- und Reaktionstests analysiert.

Durch diesen innovativen und interdisziplinĂ€ren Ansatz möchten die Forschenden neue Erkenntnisse ĂŒber die Funktion immunkompetenter Zellen gewinnen, die auch RĂŒckschlĂŒsse auf die auftretende Fehlregulation des Immunsystems bei schweren und lebensbedrohlichen Infektionen (Sepsis) zulassen.

„Dieses Projekt ist ein hervorragendes Beispiel fĂŒr die Verbindung von klinischer Arbeit und Forschung. Es war daher naheliegend, das Projekt im Rahmen des Clinician Scientist Programm (UMEA) der Medizinischen FakultĂ€t zu planen“, erklĂ€ren der Physiologe Prof. Dr. Joachim Fandrey und der Verhaltenswissenschaftler Prof. Dr. Manfred Schedlowski.

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